• Главная
• Новости
• Гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка металла

02/03/2023
От чего зависит стоимость гидроабразивной резки металла
Гидроабразивная резка металла компании tmzprogress.ru сегодня востребована во множестве сфер человеческой деятельности. Легкая и тяжелая промышленность, авиа- и машиностроение – перечислять можно до бесконечности. Уникальность процесса в том, что с его помощью можно раскроить практически любой материал.

Во многих случаях данный способ металлообработки является отличной альтернативой лазерной и плазменной резке. Иногда же это единственно возможный вариант благодаря особенностям и многочисленным преимуществам метода. Но давайте обо всем поподробнее.

Гидроабразивная резка металла: немного истории
Еще в 1947 году в СССР советский инженер-изобретатель получил авторское свидетельство на метод резки твердых материалов с помощью струи воды. Суть его – в правильном расчете силы воздействия водяной струи на материал. Поток текущей воды должен был превосходить силу соединения молекул данного вещества. Давление при этом следовало поднимать до нескольких тысяч атмосфер.

  
     Однако американцы считают, что именно их инженер Норман Франц создал данный принцип резки. Это неверно, поскольку он начал проводить свои исследования не раньше начала 50-х годов ХХ века. Изобретатель занимался деревообработкой и вел поиски способов разделки больших деревьев на доски. Его работа была успешной, он сумел создать технологию, при которой струи воды били под высоким давлением и могли резать не только древесину, но и иные материалы. Недостатком метода оказалась небольшая продолжительность процесса. Дело в том, что Франц не сумел добиться длительного поддержания высокого давления воды.

Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска
Так случилось, что сейчас по своему прямому назначению – для разделки древесины – водяная резка практически не используется. Уже в 1979 году американец Мохаммед Гашиш, сотрудник корпорации Flow, обновил способ, добавив в воду абразив. Это дало возможность проводить резку любого материала. И в 1980 году технологию запустили, начав обрабатывать гидроабразивной струей бетон, сталь и стекло.

Гидроабразивная резка металла: немного истории
Использование гидроабразивной резки началось с отраслей, где требуется обработка твердых материалов: титана, нержавейки, композитов (углеволокна) и пр. Это, прежде всего, космическая и авиационная промышленности. После чего технология стала распространяться и на другие сферы производства, где применялись не только для резки металлов. Гидроабразив использовали для обработки керамики и камня, в строительстве, для работы над созданием авиадвигателей и пр.

Технология гидроабразивной резки металла
Гидроабразивная резка листового металла происходит следующим образом. Воду размещают в емкости, где создается давление, равное 4 тыс. атм. Затем ее начинают пропускать через небольшое отверстие, диаметр которого менее 1 мм. При этом скорость, с которой жидкость вырывается из емкости, превышает скорость звука в 3-4 раза. Если струю направить на металл, то она превратится в инструмент, разрезающий его. При добавлении в воду абразивных частиц, способность жидкости воздействовать на полотно возрастает до такой степени, что гидроабразив уже способен разрезать практически все виды материалов.

Технология гидроабразивной резки металла
В основу данной технологии положен принцип истирания (эрозии) металла водяной струей с абразивным веществом. Твердофазные частицы имеют высокую скорость и становятся переносчиками энергии. Они бьют по частицам обрабатываемого материала, отрывают их и убирают из зоны реза. Скорость обработки в основном зависит от массы, твердости и формы струи с абразивом, а также от ее кинетической энергии, угла удара. Большое влияние на скорость оказывают и механические свойства изделия, подвергаемого раскрою.

Насосом создается чрезвычайно высокое давление воды, которая затем подается на режущую головку. Сквозь узкую дюзу малого диаметра жидкость с огромной скоростью (около или превышающей скорость звука) попадает в камеру для смешивания с абразивными частицами. В качестве последних могут выступать зерна электрокорунда, гранатовый песок, карбид кремния и прочие материалы повышенной твердости. Полученная таким образом смесь вырывается из сопла и производит резку материала.

Есть и такие типы оборудования, где абразивное вещество поступает непосредственно в смесительную трубку. Гидроабразивную струю, производящую резку, следует гасить, то есть лишать остаточной энергии. Для этого применяют слой воды толщиной от 70 до 100 см.

Твердость абразивных веществ измеряется по Моосу и должна быть более 6,5. На их выбор влияет прочность обрабатываемого материала. Кроме того, обязательно следует помнить о более быстром износе головки при использовании твердых веществ. Гидроабразивная смесь производит резку в основном за счет частиц, а вода в большей степени транспортирует (доставляет) их к месту разъединения. Крупицы абразива выбираются такого размера, чтобы они составляли от 10 до 30 % от диаметра струи.

Зерна абразива имеют размер от 0,15 до 0,25 мм, что составляет от 150 до 250 мкм. Иногда их размер может быть от 0,075 до 0,1 мм, то есть от 75 до 100 мкм. Такое вещество выбирают, когда поверхность реза должна иметь малую шероховатость. Оптимальным специалисты называют размер абразивных частиц меньший (dс.т.– dв.с.)/2. При этом dс.т. представляет собой диаметр смесительной трубки изнутри, dв.с. – диаметр водяного сопла.

Достоинства и недостатки гидроабразивной резки металла
Рассмотрим многочисленные достоинства гидроабразивной резки материалов. Перечислим основными из них:

• Отсутствие нагрева, а следовательно, и тепловой нагрузки на металл.
• Нет выбросов вредных веществ.
• Возможен раскрой взрыво- и пожароопасных материалов.
• Уровень шума достаточно низкий.
• Небольшие отходы резки.
• Высокая скорость работы.
• Нет необходимости в дополнительной очистке поверхности реза.
• Высокая точность разреза.
• Возможность работать с большим количеством материалов.
• Изготовление изделий сложных конфигураций.

Впрочем, у гидроабразивной резки имеются и недостатки, к числу которых можно отнести:

• высокую стоимость абразива (расходного материала, например, песка);
• чрезвычайно быстрый износ режущей головки;
• весьма вероятное возникновение ржавчины на месте реза;
• низкая скорость резки тонких листов металла.

С двумя последними минусами легко справиться. Ржавчины можно избежать, продувая и протирая изделия. А для более быстрой резки тонколистового металла необходимо складывать несколько листов в пакеты.

Оборудование для гидроабразивной резки металла
Станки для гидроабразивной резки являются достаточно сложными и отличающимися повышенной энергоемкостью. Машина состоит из таких элементов, как:

Головка инструментальная, которая может поворачивать резак на определенный угол. Это дает возможность работать с поверхностями, имеющими сложную конфигурацию.
Насос, с помощью которого происходит прокачка и фильтрация воды.
Компрессор, подающий абразивные частицы под давлением.
Рабочее место, снабженное аппаратурой трехкоординатного позиционирования. При работе с оборудованием небольшого размера мастер проводит данные действия сам.
Гасящая остатки энергии ванная, наполненная водой. Она жестко связана с остовом аппаратуры.
Специальные емкости, в которые помещается абразивное вещество и вода.
Устройство ЧПУ либо пульт, используемый оператором для позиционирования изделия.
Оборудование для гидроабразивной резки металла
Самой популярной является аппаратура для гидроабразивной резки компании WaterJet Cоrp. Inc. (Италия). Фирма производит оборудование портативного и консольного типа. Последнее используется для обработки изделий небольшого размера. Портативное же, имея большую жесткость и точность, предназначено для резки толстых изделий.

Компания изготавливает силовые установки для оборудования и насосы. На ходовой портал устанавливается система автопозиционирования, которая дает возможность проводить одновременную резку различных по составу и толщине материалов. Это качество отличает его от аппаратуры термической резки.

Дополнительные узлы для станка гидроабразивной резки
В процессе выбора оборудования для гидроабразивной резки следует обращать внимание не только на основные узлы и агрегаты, но и на вспомогательные опции. Это дает возможность мастеру в случае необходимости проводить фигурный раскрой материала.

Гидроабразивная резка металла значительно упрощается, если оснастить станок лазерной либо ультразвуковой системой, проводящей сканирование реза для распознавания любых шероховатостей и неровностей, а также для стабилизации зазора. В том числе она помогает повысить точность резки.

Читайте также: Гибка алюминиевой трубы

Оборудование для гидроабразивной резки металла, цена которого немного выше среднерыночной, снабжено прибором, помогающим убирать отработанный абразив. Существует несколько особенностей этой аппаратуры:

• она обязательно включает насос и бак-отстойник;
• тип насоса – мембранный, поскольку он может быть использован в агрессивной среде;
• бак-отстойник должен иметь разъемы для крепления шлангов, которые можно быстро снять, а также должна быть возможность перемещать его погрузчиком или кран-балкой.